RU2788227C1 - COMPLEX FOR EXTRACTION OF MINERALS DISTRIBUTED OVER THE SEA BOTTOM - Google Patents
COMPLEX FOR EXTRACTION OF MINERALS DISTRIBUTED OVER THE SEA BOTTOM Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788227C1 RU2788227C1 RU2022123385A RU2022123385A RU2788227C1 RU 2788227 C1 RU2788227 C1 RU 2788227C1 RU 2022123385 A RU2022123385 A RU 2022123385A RU 2022123385 A RU2022123385 A RU 2022123385A RU 2788227 C1 RU2788227 C1 RU 2788227C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cable
- minerals
- robots
- autonomous
- complex
- Prior art date
Links
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002965 rope Substances 0.000 claims description 10
- 241000272168 Laridae Species 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 206010054107 Nodule Diseases 0.000 abstract description 18
- 206010039509 Scab Diseases 0.000 abstract description 16
- -1 cobalt-manganese Chemical compound 0.000 abstract description 13
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000004805 robotic Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000005429 turbidity Methods 0.000 description 2
- 241000273930 Brevoortia tyrannus Species 0.000 description 1
- 206010064684 Device dislocation Diseases 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 210000002683 Foot Anatomy 0.000 description 1
- 210000001847 Jaw Anatomy 0.000 description 1
- 240000001307 Myosotis scorpioides Species 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- FVTCRASFADXXNN-SCRDCRAPSA-N flavin mononucleotide Chemical compound OP(=O)(O)OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)CN1C=2C=C(C)C(C)=CC=2N=C2C1=NC(=O)NC2=O FVTCRASFADXXNN-SCRDCRAPSA-N 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 235000019231 riboflavin-5'-phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области морского горного дела, в частности к устройствам для подводной добычи рассредоточенных по морскому дну полезных ископаемых, включающих как кобальтомарганцевые корки (КМК), так и железомарганцевые конкреции (ЖМК). The invention relates to the field of marine mining, in particular to devices for underwater mining of minerals scattered over the seabed, including both cobalt-manganese crusts (CMC) and ferromanganese nodules (FMC).
Устройство может быть использовано также для исследования донной поверхности с одновременным взятием проб донных отложений при освоении ресурсов Мирового океана.The device can also be used to study the bottom surface with simultaneous sampling of bottom sediments during the development of the resources of the World Ocean.
Отличительной особенностью рассредоточенных по морскому дну полезных ископаемых является значительная глубина их залегания, порядка 5000 м, на поверхности со сложным рельефом, представляющим сочетание равнинных участков со склонами подводных гор (гайотов) с уступами, ложбинами и т. п. Геологоразведочные исследования показывают, что залежи кобальтомарганцевых корок локализуются на склонах и вершинах подводных возвышенностей (морских гор), хребтов. Корки формируют напластования значительной толщины, причем корки достаточно крепко прикреплены к породе, на которой они залегают, т. е. требуют предварительного разрушения, отбойки.A distinctive feature of minerals dispersed along the seabed is a significant depth of their occurrence, about 5000 m, on the surface with a complex relief, which is a combination of flat areas with slopes of seamounts (guyots) with ledges, hollows, etc. Geological exploration shows that deposits cobalt-manganese crusts are localized on the slopes and tops of underwater hills (sea mountains), ridges. The crusts form strata of considerable thickness, and the crusts are sufficiently firmly attached to the rock on which they lie, i.e., they require preliminary destruction, breaking.
Известна установка добычи железомарганцевых конкреций (Тимофеев И.П. Шагающие машины для освоения ресурсов морского дна. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1987., с. 10-11), снабженная надводным плавсредством, транспортирующим органом, придонным добычным устройством сбора с бункером для заполнения ковшей, закрепленных на тяговом канате. Добычное устройство установлено на салазках, оборудовано в передней части ножом-рыхлителем, имеет днище в виде грохотной решетки, перемещается оно с помощью каната. A well-known installation for the production of ferromanganese nodules (Timofeev I.P. Walking machines for the development of resources of the seabed. L .: Publishing house of the Leningrad University, 1987., S. 10-11), equipped with a surface watercraft, a transporting body, a bottom mining collection device with a hopper for filling buckets, mounted on a traction rope. The mining device is mounted on a skid, equipped in the front with a ripper, has a bottom in the form of a screen, it moves with a rope.
Недостатками данной установки являются то, что конструкция ножа-рыхлителя обеспечивает рыхление достаточно мягких донных отложений, но не обеспечивает предварительного разрушения крепких кобальтомарганцевых корок, а конструкция придонного добычного устройства - возможности самостоятельного автономного перемещения по сложным поверхностям залегания рассредоточенных полезных ископаемых. The disadvantages of this installation are that the design of the ripper blade provides loosening of fairly soft bottom sediments, but does not provide preliminary destruction of strong cobalt-manganese crusts, and the design of the bottom mining device provides the possibility of independent autonomous movement along complex surfaces of dispersed minerals.
Известно устройство для подъема марганцевых конкреций или подобных образований с морского дна (патент №1602397, опубл. 23.10.1990), включающее раму, с установленным в ней приводным валком, имеющим по своей окружности средства для подъема марганцевых конкреций и охваченный концентричной стержневой решеткой, образующей в месте забора конкреций зубья.A device is known for lifting manganese nodules or similar formations from the seabed (patent No. 1602397, publ. 10/23/1990), including a frame with a drive roll installed in it, having means for lifting manganese nodules around its circumference and covered by a concentric rod lattice forming teeth in the place where nodules were taken.
Основной недостаток конструкции заключается в необходимости протягивания устройства над морским дном при помощи кабель-троса, связанного с плавсредством, что исключает возможность его независимого автономного перемещения по пересеченной поверхности залегания рассредоточенных полезных ископаемых, кроме того внутри приводного валка расположены сопла через которые под давлением подается вода на транспортируемые железомарганцевые конкреции для их отмывания, что ведет к загрязнению моря взвешенными частицами осадочного материала.The main drawback of the design is the need to pull the device over the seabed using a cable-rope connected to the floating craft, which excludes the possibility of its independent movement along the rugged surface of occurrence of dispersed minerals, in addition, nozzles are located inside the drive roll through which water is supplied under pressure to the transported ferromanganese nodules for their washing, which leads to sea pollution with suspended particles of sedimentary material.
Известен способ добычи железомарганцевых конкреций со дна океана с глубин до 5 км и более и устройство для его осуществления (патент №2715108, опубл. 25.02.2020), включающее судно-носитель, добывающий агрегат в виде самоходного управляемого шасси со сборником конкреций, снабженным рыхлителем донных отложений, всасывающим насосом, системой навигации и подъемным устройством.A known method for the extraction of ferromanganese nodules from the ocean floor from depths of up to 5 km or more and a device for its implementation (patent No. 2715108, publ. 25.02.2020), including a carrier vessel, a mining unit in the form of a self-propelled controlled chassis with a collection of nodules equipped with a ripper sediment, suction pump, navigation system and lifting device.
Недостатком этого устройства является конструкция донного агрегата, снабженного рыхлителем шнекового типа, обеспечивающего при добыче железомарганцевых конкреций предварительное рыхление и перемещение слоя донных отложений, что ведет к замутнению и резкому нарушению целостности экосистемы морей, а конструкция самоходного управляемого шасси не позволяет устройству перемещаться по склонам подводных гор (гайотов), на которых и залегают кобальтомарганцевые корки.The disadvantage of this device is the design of the bottom unit, equipped with a screw-type ripper, which provides preliminary loosening and movement of the layer of bottom sediments during the extraction of ferromanganese nodules, which leads to turbidity and a sharp violation of the integrity of the ecosystem of the seas, and the design of the self-propelled steerable chassis does not allow the device to move along the slopes of seamounts (guyots), on which cobalt-manganese crusts lie.
Известно устройство для сбора полиметаллических конкреций (патент №2737944, опубл. 07.12.2020), содержащее жестко закрепленные на центральной балке балластный блок, накопительный бункер, блок постоянной плавучести, механизмы перемещения и агрегаты сбора. A device for collecting polymetallic nodules is known (patent No. 2737944, publ. 07.12.2020), containing a ballast block rigidly fixed on the central beam, a storage bin, a block of constant buoyancy, movement mechanisms and collection units.
Основным недостатком устройства для сбора полиметаллических конкреций является конструкция агрегатов сбора, выполненных в виде шарнирно соединенных с центральной балкой штанг с передвигающимися по ним узлами сбора. Сбор конкреций осуществляется при вращении штанг относительно центральной балки, что резко ограничивает охватываемую длиной штанг площадь сбора полезного ископаемого и таким образом, снижает производительность установки, кроме того при вращении штанг создается взвесь, наносящая вред экологии морского дна.The main disadvantage of the device for collecting polymetallic nodules is the design of the collection units, made in the form of rods pivotally connected to the central beam with collection units moving along them. The collection of nodules is carried out during the rotation of the rods relative to the central beam, which sharply limits the area covered by the length of the rods for the collection of minerals and thus reduces the productivity of the installation, in addition, during the rotation of the rods, a suspension is created that is harmful to the ecology of the seabed.
Известна установка для добычи железомарганцевых конкреций со дна океана (патент № 2289696, опубл. 20.12.2006), содержащая судно-носитель, на котором расположены органы управления установкой, донный агрегат сбора ЖМК, смонтированный на раме, агрегат перекачки пульпы с насосами, устройство для подъема ЖМК на поверхность океана.Known installation for the extraction of ferromanganese nodules from the ocean floor (patent No. 2289696, publ. 12/20/2006), containing a carrier vessel on which the plant controls are located, a bottom assembly for collecting FMC mounted on a frame, a pulp pumping unit with pumps, and a device for lifting FMC to the ocean surface.
Существенным недостатком рассматриваемой установки является конструкция средства перемещения донного агрегата сбора железомарганцевых конкреций, смонтированного на гусеничном шасси, что оказывает при движении агрессивное механическое воздействие на грунт, приводящее к разрушению поверхностного слоя и нарушению целостности экосистемы дна морей и океанов. Кроме того конструкция устройства для подъема ЖМК, выполнена в виде транспортера, снабженного по всей длине поплавками, заполненными бензином, что при возможной утечке также создает дополнительную опасность загрязнения окружающей среды.A significant disadvantage of the installation under consideration is the design of the means for moving the bottom assembly for collecting ferromanganese nodules, mounted on a caterpillar chassis, which, when moving, has an aggressive mechanical effect on the soil, leading to the destruction of the surface layer and the violation of the integrity of the ecosystem of the bottom of the seas and oceans. In addition, the design of the device for lifting FMN is made in the form of a conveyor equipped along the entire length with floats filled with gasoline, which, in case of possible leakage, also creates an additional risk of environmental pollution.
Известен комплекс для добычи железомарганцевых конкреций с шельфовой зоны мирового океана (патент №2405110, опубл. 27.11.2010), принятый за прототип, содержащий базовое судно, кинематически связанное с добычным агрегатом, включающим захватное устройство, установленное на лыжах, транспортирующее устройство, связывающее добычной агрегат с базовым судном.Known complex for the extraction of ferromanganese nodules from the shelf zone of the oceans (patent No. 2405110, publ. unit with the parent ship.
Недостатком указанного комплекса является невозможность автономного, независимого от базового судна, передвижения добычного агрегата, установленного на лыжах, по поверхности морского дна, конструкция которых не обеспечивает проходимость устройства при сложном рельефе дна со значительными уклонами, а конструкция перекатывающегося захватного устройства, снабженного лопастями - возможность отбойки кобальтомарганцевых корок. Кроме того перемещение добычного агрегата, установленного на лыжах оказывает разрушительное действие на структуру поверхностных отложений, оставляя за собой колею, повышенное замутнение воды в зоне добычи, т. е. нарушение экологии морской среды. The disadvantage of this complex is the impossibility of autonomous, independent of the base vessel, movement of the mining unit, mounted on skis, on the surface of the seabed, the design of which does not ensure the passability of the device with a complex bottom topography with significant slopes, and the design of the rolling gripping device equipped with blades - the possibility of breaking cobalt-manganese crusts. In addition, the movement of the mining unit mounted on skis has a devastating effect on the structure of surface sediments, leaving behind a rut, increased turbidity of the water in the mining area, i.e., a violation of the ecology of the marine environment.
Техническим результатом является создание комплекса для промышленной добычи полезных ископаемых рассредоточенных на больших глубинах.The technical result is the creation of a complex for the industrial extraction of minerals dispersed at great depths.
Технический результат достигается тем, что базовое судно оснащено тремя барабанными лебедками, установленными в центре, на носу и корме базового судна, грузонесущие кабель-тросы которых оснащены оптико-волоконными каналами связи, при этом свободный конец кабель-троса барабанной лебедки, установленной в центре базового судна, соединен с захватным устройством, выполненным в виде рамы с установленными на ней двумя винтовыми движителями, с закрепленным внутри рамы ходовым винтом с левой и правой резьбой, снабженный приводом, связанным с двумя рычагами с возможностью возвратно-поступательного движения относительно оси ходового винта, при этом на концах рычагов шарнирно закреплены фиксаторы Г-образной формы с возможностью взаимодействия с транспортирующим устройством в виде грузового бункера - накопителя полезного ископаемого, корпус которого в верхней части снабжен буртиком, размещенным по всему периметру, а в нижней - устройствами горизонтирования, например домкратами, при этом добычной агрегат выполнен в виде шагающих роботов-отбойщиков, снабженных ударником и не менее чем четырьмя лапами, в виде шарнирно-рычажных механизмов с гидроцилиндрами, с шарнирно закрепленными на свободных концах грейферами и автономных роботов-сборщиков, снабженных системой регулирования плавучести, и не менее чем четырьмя водометными движителями, шарнирно установленными в направляющих с возможностью поворота не менее чем на 130 градусов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях относительно корпуса автономного робота-сборщика, выполненного с отсеком-коллектором сбора полезного ископаемого с открывающимися крышками, с размещенным в верхней части корпуса аккумуляторной батареей, гидроакустическим приемопередающим устройством, и шарнирно соединенным с передней частью корпуса механическим манипулятором с захватом-схватом на свободном конце, а так же средствами мониторинга, включающими цифровую видео камеру и прожектор, при этом автономные роботы-сборщики телекомуникационно связаны с боксом - ангаром, разделенным на секции-ячейки, снабженным блоком питания с зарядной станцией, гидроакустическим приемопередающим модулем и соединенным кабель-тросом с барабанной лебедкой, установленной на носу базового судна, а шагающие роботы-отбойщики соединены кабелем с распределительным устройством, размещенным на общей платформе, снабженной системой горизонтирования, например, домкратами, включающим индивидуальные катушки и трансформаторные батареи, посредством кабель-троса связанным с барабанной лебедкой, установленной на корме базового судна. The technical result is achieved by the fact that the base vessel is equipped with three drum winches installed in the center, at the bow and stern of the base vessel, the load-carrying cable cables of which are equipped with fiber optic communication channels, while the free end of the cable cable of the drum winch installed in the center of the base vessel vessel, connected to the gripper a device made in the form of a frame with two screw propellers mounted on it, with a lead screw with left and right threads fixed inside the frame, equipped with a drive connected to two levers with the possibility of reciprocating movement relative to the axis of the lead screw, while at the ends of the levers pivotally L-shaped clamps are fixed with the possibility of interacting with the transporting device in the form of a cargo hopper - a storage of minerals, the body of which in the upper part is equipped with a shoulder located around the entire perimeter, and in the lower part - with leveling devices, for example, jacks, while the mining unit is made in in the form of walking breaker robots equipped with a drummer and at least four paws, in the form of articulated-lever mechanisms with hydraulic cylinders, with grabs hinged at the free ends and autonomous assembler robots equipped with a buoyancy control system, and at least four jet propulsion units, hinge but installed in guides with the ability to rotate at least 130 degrees in two mutually perpendicular planes relative to the body of an autonomous robot-collector, made with a compartment-collector for collecting minerals with opening covers, with a storage battery located in the upper part of the body, a hydroacoustic transceiver device, and a mechanical manipulator pivotally connected to the front part of the body with a gripper at the free end, as well as monitoring tools, including a digital video camera and a spotlight, while the autonomous assembly robots are telecommunicatively connected to the box - a hangar divided into sections-cells, equipped with a power supply unit with a charging station, a hydroacoustic transceiver module and a cable-cable connected to a drum winch installed on the bow of the base vessel, and walking robotic fenders are connected by cable to a switchgear located on a commonplatform,equipped with a leveling system, for example, jacks, including individual coils and transformer batteries, connected by means of a cable-rope to a drum winch installed at the stern of the mother vessel.
Комплекс для добычи рассредоточенных по морскому дну полезных ископаемых поясняется следующими фигурами: The complex for the extraction of minerals dispersed along the seabed is illustrated by the following figures:
фиг. 1 - общий вид комплекса;fig. 1 - general view of the complex;
фиг. 2 - общий вид комплекса, вид сверху; fig. 2 - general view of the complex, top view;
фиг. 3 - общий вид захватного устройства;fig. 3 - general view of the gripping device;
фиг. 4 - общий вид шагающего робота-отбойщика;fig. 4 - general view of the walking robot-chipper;
фиг. 5 - общий вид автономного робота-сборщика;fig. 5 is a general view of an autonomous assembly robot;
фиг. 6 - вид сверху автономного робота-сборщика;fig. 6 is a top view of an autonomous assembly robot;
фиг. 7 - вид сбоку автономного робота-сборщика;fig. 7 is a side view of an autonomous assembly robot;
фиг. 8 - захватное устройство с грузовым бункером - накопителем, где: fig. 8 - gripping device with a cargo hopper - drive, where:
1 - базовое судно;1 - base ship;
2 - лебедка;2 - winch;
3 - кабель-трос;3 - cable-rope;
4 - свободный конец;4 - free end;
5 - захватное устройство;5 - gripping device;
6 - рама;6 - frame;
7 - винтовой движитель;7 - screw propeller;
8 - ходовой винт;8 - lead screw;
9 - привод;9 - drive;
10 - левая часть;10 - left side;
11 - правая часть;11 - right side;
12 - рычаг;12 - lever;
13 - гайка;13 - nut;
14 - ось;14 - axis;
15 - фиксатор; 15 - latch;
16 - транспортирующее устройство;16 - transporting device;
17 - полезное ископаемое; 17 - mineral;
18 - грузовой бункер-накопитель;18 - cargo storage bunker;
19 - корпус;19 - body;
20 - буртик;20 - bead;
21 - морское дно;21 - seabed;
22 - домкрат;22 - jack;
23 - шагающий робот-отбойщик;23 - walking robot-chipper;
24 - автономный робот-сборщик;24 - autonomous robot assembler;
25 - ударник;25 - drummer;
26 - лапа;26 - paw;
27 - шарнирно-рычажный механизм;27 - articulated-lever mechanism;
28 - гидроцилиндр; 28 - hydraulic cylinder;
29 - грейфер;29 - grab;
30 - шарнир;30 - hinge;
31 - кабель;31 - cable;
32 - распределительное устройство;32 - switchgear;
33 - катушка;33 - coil;
34 - трансформаторная батарея;34 - transformer battery;
35 - платформа;35 - platform;
36 - отсек-коллектор;36 - compartment-collector;
37 - крышка; 37 - cover;
38 - водометный движитель;38 - jet propulsion;
39 - направляющая;39 - guide;
40 - сферический шарнир;40 - spherical hinge;
41 - механический манипулятор;41 - mechanical manipulator;
42 - захват-схват;42 - grab-grab;
43 - цифровая видеокамера;43 - digital video camera;
44 - прожектор;44 - searchlight;
45 - аккумуляторная батарея; 45 - battery;
46 - гидроакустическое приемопередающее устройство;46 - hydroacoustic transceiver;
47 - бокс - ангар;47 - box - hangar;
48 - секция-ячейка;48 - cell section;
49 - блок питания;49 - power supply;
50 - зарядная станция;50 - charging station;
51 - гидроакустический приемопередающий модуль.51 - hydroacoustic transceiver module.
Комплекс для добычи рассредоточенных по морскому дну полезных ископаемых (фиг. 1, 2) включает базовое судно 1, на носу, корме и в центре которого размещены три лебедки 2, грузонесущие кабель-тросы 3 которых оснащены оптико-волоконными каналами связи.The complex for the extraction of minerals dispersed along the seabed (Fig. 1, 2) includes a
Свободный конец 4 грузонесущего кабель-троса 3 лебедки 2, размещенной в центре базового судна 1 соединен с захватным устройством 5 (фиг. 1, 3), на верхней части рамы 6 которого размещены два винтовых движителя 7 позиционирования положения указанного устройства. Внутри рамы 6 установлен ходовой винт 8 с приводом 9, левая часть 10 которого выполнена с левой резьбой, а правая часть 11 - с правой резьбой. Рычаги 12 в верхней части жестко соединены с гайками 13, с левой и правой резьбой, входящими в зацепление с ходовым винтом 8, с возможностью возвратно-поступательного движения относительно оси 14 ходового винта 8. На свободных концах рычагов 12 шарнирно закреплены фиксаторы 15, имеющие Г- образную форму.The free end 4 of the load-carrying cable-
Транспортирующее устройство 16 (фиг. 1, 2) доставки полезного ископаемого 17, железомарганцевых конкреций или кобальтомарганцевых корок, на базовое судно 1 выполнено в виде грузового бункера - накопителя 18, корпус 19 которого по всему периметру в верхней части снабжен буртиком 20, жестко с ним связанным, а в нижней части - устройствами горизонтирования относительно поверхности морского дна 21 (фиг. 1), например, домкратами 22 (фиг. 8)The transporting device 16 (Fig. 1, 2) for the delivery of
Добычной агрегат комплекса для добычи рассредоточенных по морскому дну полезных ископаемых выполнен в виде дистанционно управляемых шагающих роботов-отбойщиков 23 (фиг. 1, 4) и автономных роботов-сборщиков 24 (фиг. 1, 5). The mining unit of the complex for the extraction of minerals dispersed on the seabed is made in the form of remotely controlled walking robots-chippers 23 (Fig. 1, 4) and autonomous robots-collectors 24 (Fig. 1, 5).
Корпус 19 шагающего робота-отбойщика 23 (фиг. 4) оборудован, размещенным в центре корпуса, ударником 25 и шарнирно соединен с не менее чем четырьмя лапами 26, выполненными в виде шарнирно-рычажных механизмов 27 с гидроцилиндрами 28. На свободных концах лап 26 размещены грейферы 29, шарнирами 30 с ними связанные.The
Шагающие роботы-отбойщики 23 посредством кабеля 31 (фиг. 1, 2) соединены с распределительным устройством 32, включающим индивидуальные катушки 33 с намотанным кабелем 31, соединенные с трансформаторными батареями 34. Распределительное устройством 32 установлено на общей платформе 35, снабженной системой горизонтирования, например домкратами 22 и посредством кабель-троса 3 соединенное с барабанной лебедкой 2, установленной на корме базового судна 1. Walking
Автономный робот-сборщик 24 (фиг. 1, 5) с системой регулирования плавучести, на чертеже не показана, имеет корпус 19 в нижней части снабженный отсеком-коллектором 36 сбора полезного ископаемого с открывающимися крышками 37. Автономный робот-сборщик 24 снабжен не менее чем четырьмя водометными движителями 38, установленными на боковых сторонах корпуса 19 (фиг. 6, 7) при помощи направляющих 39 шарнирами 30 связанными с корпусом 19 и водометным движителем 38 (фиг. 7) с возможностью поворота последнего не менее чем на 130 градусов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях относительно корпуса 19. Autonomous robot picker 24 (Fig. 1, 5) with a buoyancy control system, not shown in the drawing, has a
В передней части корпуса 19 автономного робота-сборщика 24 при помощи сферического шарнира 40 закреплен механический манипулятор 41 (фиг. 5) свободный конец которого шарниром 30 соединен с захватом-схватом 42, а слева и справа от сферического шарнира 40 - средства мониторинга, включающие цифровую видеокамеру 43 и прожектор 44. В верхней части корпуса 19 установлены аккумуляторная батарея 45 и гидроакустическое приемопередающее устройство 46In the front part of the
Автономные роботы-сборщики 24 дистанционно, средствами телекоммуникации, связаны с боксом - ангаром 47 (фиг. 1), разделенным на секции-ячейки 48 и снабженным блоком питания 49 с зарядной станцией 50 подзарядки автономных роботов-сборщиков 24 и гидроакустическим приемопередающим модулем 51. Бокс-ангар 47 кабелем 3 соединен с барабанной лебедкой 2, установленной на носу базового судна 1 (фиг. 1).
Предлагаемый комплекс для добычи рассредоточенных по морскому дну полезных ископаемых работает следующим образом.The proposed complex for the extraction of minerals dispersed on the seabed works as follows.
Базовое судно 1, оснащенное с тремя лебедками 2 (фиг. 1), приплывает к предварительно подготовленному участку разработки рассредоточенных полезных ископаемых, например, кобальтомарганцевых корок, размеры и границы которого заранее ограничивают установкой специальных реперов акустических сигналов, на чертеже не показаны.The
Первоначально на поверхность морского дна 21 спускают грузовой бункер-накопитель 18. Для этого захватное устройство 5, соединенное со свободным концом 4 грузонесущего кабель-троса 3, проходящего через лебедку 2, размещенную в центре базового судна 1 и портал (на чертеже не показан), приводят в рабочее положение (фиг. 1, 8), а именно включают привод 9 ходового винта 10, установленного в раме 6 захватного устройства 5. Благодаря тому, что левая часть 10 и правая часть 11 ходового винта 8 выполнены соответственно с левой и правой резьбой и взаимодействуют с гайками 13 рычагов 12, начинается поступательное движение рычагов 12 вдоль оси 14 ходового винта 8 в противоположные стороны, что обеспечивает раскрытие захватного устройства 5, сопровождающееся увеличением расстояния между фиксаторами 15 рычагов 12 до расстояния, определяемого размерами перемещаемого в дальнейшем устройства.Initially, a
В таком положении захватное устройство 5 опускают на поверхность грузового бункера-накопителя 18 (фиг. 8), выполняющего функцию транспортирующего устройства 16 доставки полезного ископаемого 17, например, кобальтомарганцевых корок, на базовое судно 1. При этом фиксаторы 15, имеющие Г-образную форму подводят под буртик 20 корпуса 19 грузового бункера-накопителя 18 (фиг. 8), реверсируют привод 9 ходового винта 8 и, таким образом, надежно зажимают грузовой бункер-накопитель 18 в захватном устройстве 5. In this position, the
При помощи лебедки 2, установленной в центре базового судна 1 начинают спуск грузового бункера-накопителя 18 на морское дно 21. В процессе спуска включают винтовые движители 7 захватного устройства 5, осуществляющие «правильное» позиционирование грузового бункера-накопителя 18 при опускании или подъеме.Using the
В процессе установки грузового бункера-накопителя 18 (фиг. 1), при необходимости домкратами 22 горизонтируют его положение относительно поверхности морского дна 21. Далее включают привод 9 ходового винта 8 захватного устройства 5, раздвигают рычаги 12 с фиксаторами 15 и снимают захватное устройство 5 с корпуса 19 грузового бункера-накопителя 18. Все операции по управлению осуществляют дистанционно с базового судна 1.In the process of installing the cargo storage hopper 18 (Fig. 1), if necessary, jacks 22 level its position relative to the surface of the
Далее таким же образом осуществляют последовательный спуск при помощи захватного устройства 5 и лебедки 2, установленной в центре судна обеспечения 1 на поверхность морского дна 21 бокса-ангара 47, с размещенными в его секциях-ячейках 48 автономными роботами-сборщиками 24 и распределительного устройство 32 с размещенными на его платформе 35 трансформаторными батареями 34, катушками 33 и шагающими роботами-отбойщиками 23 (фиг. 1, 2). При этом распределительного устройство 32 с размещенными на его платформе 35 шагающими роботами-отбойщиками 23 размещают на морском дне 21 в зоне локации кобальтомарганцевых корок, что требует горизонтирования устройства домкратами 22.Then, in the same way, a sequential descent is carried out using the
В процессе спуска перечисленных устройств одновременно происходит разматывание кабелей 3, оснащенных оптико-волоконными каналами связи, лебедок 2, размещенных на носу и корме судна и связывающих указанные устройства с центром группового программного управления базового судна 1 (на чертеже не показана). Управление всеми роботами - шагающими роботами-отбойщиками 23 и автономными роботами-сборщиками 24 осуществляется по заранее составленной управляющей программе.During the descent of the listed devices,
По кабель-тросам 3, оснащенным оптико-волоконными каналами связи, передается видео, информация телеметрии и сигналы управления всеми системами комплекса - шагающими роботами-отбойщиками 23, автономными роботами-сборщиками 24 и т. п. Система «технического зрения» - цифровая видео камера 43 и прожектор 44 для получения видеоинформации об объектах внешней среды с целью их обнаружения и идентификации размещена непосредственно на корпусе 19 автономных роботов-сборщиков 24.
Далее по кабель-тросам 3 лебедок 2, размещенных на носу и корме базового судна 1 из центра группового программного управления передается сигнал к началу работы автономных роботов-сборщиков 24 и шагающих роботов-отбойщиков 23.Further, along the
По кабелю 31 от трансформаторных батарей 34 подается питание шагающим роботам-отбойщикам 23 и начинается процесс их шагания (фиг. 1) за счет последовательного перемещения лап 26, с закрепленными на них шарнирами 30 грейферами 29, шарнирно-рычажных механизмов 27 гидроцилиндрами 28. Одновременно с этим происходит разматывание кабелей 31 с катушек 33, обеспечивающее возможность движения шагающих роботов-отбойщиков 23 в разных направлениях на значительные расстояния по склону залегания кобальтомарганцевых корок. В нужном положении, дистанционно определяемом оператором с базового судна 1, фиксируют положение каждого шагающего робота-сборщика 23, создавая достаточные усилия прижатия челюстей грейферов 29, гидроцилиндрами 28 к поверхности залегания полезного ископаемого 17 - кобальтомарганцевых корок (фиг. 1, 4). Далее включается ударник 25 и начинается процесс разрушения крепких кобальтомарганцевых корок и отделение их от скальных твердых пород залегания.The
Получив сигнал к началу работы из центра группового программного управления, размещенного на базовом судне 1, включаются водометные движители 38, работающие от аккумуляторных батарей 45, автономных роботов-сборщиков 24 (фиг. 5) и они покидают секции-ячейки 48, «вылетая» из бокса-ангара 47, оставаясь при этом телекомуникационно с ним связанным. Управление движением автономных роботов-сборщиков 24, осуществляется сигналами, посылаемыми гидроакустическим приемопередающим модулем 51 бокса-ангара 47, снабженного собственным блоком питания 49 и принимаемые гидроакустическими приемопередающими устройствами 46, размещенными в корпусе 19 автономных роботов-сборщиков 24.Having received a signal to start work from the group program control center located on the
Контроль положения, скорость движения, точное позиционирование автономных роботов-сборщиков 24, «зависание» в горизонтальном положении, благодаря наличию системы регулирования плавучести (на чертеже не показана), на определенной глубине осуществляется изменением угла наклона водометных движителей 38, установленных в направляющих 39 (фиг. 6, 7), с возможностью поворота последних не менее чем на 130 градусов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях относительно корпуса 19. Position control, movement speed, precise positioning of autonomous
Автономная навигации автономных роботов - сборщиков 24 осуществляется использованием системы «технического зрения», включающей цифровую видеокамеру 43, транслирующую видео в реальном времени и прожектор 44 (фиг. 5). Оснащённые ею автономные роботы - сборщики 24 самостоятельно осуществляют «визуальный» контроль местности, сравнивая текущую картину с информацией, предварительно загружаемой из онлайн-сервисов.Autonomous navigation of autonomous robots -
Таким образом определив объект поиска автономный робот - сборщик 24 захватом-схватом 42, шарнирно закрепленным на механическом манипуляторе 41, захватывает раздробленные ранее шагающими роботами-отбойщиками 23 кобальтомарганцевые корки и поворотом механического манипулятора 41 относительно центра сферического шарнира 40 отправляет удерживаемые куски в отсек-коллектор 36. При полном заполнении отсека-коллектора 36 автономный робот-сборщик движется к грузовому бункеру-накопителю 18, «зависает» над ним, благодаря системе регулирования плавучести, открывает крышки 37, добытое полезное ископаемое высыпается в грузовой бункер-накопитель 18 (фиг. 1, 7), а автономный робот-сборщик 24 возвражается за новой порцией полезного ископаемого. Thus, having determined the search object, the autonomous robot -
Когда заряд аккумуляторной батареи 45 автономного робота - сборщика 24 составит примерно 10% от начального, автономный робот-сборщик отправляется в свою секцию-ячейку 48 бокса-ангара 47 для подзарядки от зарядной станции 50. Процесс сбора полезного ископаемого 17 продолжается до полного заполнения грузового бункера-накопителя 18.When the charge of the
После полного заполнения грузового бункера-накопителя 18 при помощи захватного устройства 5 (фиг. 3), кабель-троса 3 и лебедки 2, размещенной в центре базового судна 1 его поднимают на борт, разгружают и складируют в трюме базового судна, а затем переправляют на берег для дальнейшей переработки. After the
Предлагаемый комплекс для добычи рассредоточенных по морскому дну полезных ископаемых является универсальным и может быть использован при добыче железомарганцевых конкреций. В этом случае используют только грузовой бункер-накопитель 18, бокс-ангар 47 с автономными роботами-сборщиками 24, устанавливаемые на морском дне при помощи захватного устройства 5.The proposed complex for the extraction of minerals dispersed along the seabed is universal and can be used in the extraction of ferromanganese nodules. In this case, only a
Предлагаемый комплекс позволяет повысить производительность добычи рассредоточенных полезных ископаемых за счет исключения многократных спускоподъемных операций, является экологически безопасным, не нарушающим экологию морской среды. The proposed complex allows to increase the productivity of the extraction of dispersed minerals by eliminating multiple tripping operations, is environmentally friendly, does not violate the ecology of the marine environment.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2788227C1 true RU2788227C1 (en) | 2023-01-17 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2814109C1 (en) * | 2023-06-29 | 2024-02-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Complex for lowering and lifting of equipment for extraction of minerals from sea bottom |
CN117722182A (en) * | 2024-02-07 | 2024-03-19 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | Deep sea multi-metal nodule exploitation test system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3365823A (en) * | 1964-11-23 | 1968-01-30 | Scientia Corp | Ocean floor mining system |
FR2376941A1 (en) * | 1977-01-06 | 1978-08-04 | Diggs Richard | Deep sea mining system - has main surface ship controlling nodule harvesting and mining machines on sea bed |
RU2053366C1 (en) * | 1993-04-14 | 1996-01-27 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Method for mining of iron-manganese concretions from ocean bottom and device for its embodiment |
RU2289696C1 (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-20 | Николай Михайлович Ишмиратов | Plant for extracting iron-manganese burs from ocean bottom |
RU2371580C1 (en) * | 2008-02-12 | 2009-10-27 | Вячеслав Иванович Беляев | Submerged extractive instrument and method of its operation |
RU2405110C1 (en) * | 2009-06-29 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Complex to mine iron-manganese concretions in world ocean offshore zone |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3365823A (en) * | 1964-11-23 | 1968-01-30 | Scientia Corp | Ocean floor mining system |
FR2376941A1 (en) * | 1977-01-06 | 1978-08-04 | Diggs Richard | Deep sea mining system - has main surface ship controlling nodule harvesting and mining machines on sea bed |
RU2053366C1 (en) * | 1993-04-14 | 1996-01-27 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Method for mining of iron-manganese concretions from ocean bottom and device for its embodiment |
RU2289696C1 (en) * | 2005-06-14 | 2006-12-20 | Николай Михайлович Ишмиратов | Plant for extracting iron-manganese burs from ocean bottom |
RU2371580C1 (en) * | 2008-02-12 | 2009-10-27 | Вячеслав Иванович Беляев | Submerged extractive instrument and method of its operation |
RU2405110C1 (en) * | 2009-06-29 | 2010-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Complex to mine iron-manganese concretions in world ocean offshore zone |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2814109C1 (en) * | 2023-06-29 | 2024-02-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Complex for lowering and lifting of equipment for extraction of minerals from sea bottom |
RU2818871C1 (en) * | 2023-11-10 | 2024-05-06 | Владимир Александрович ДЕМЕНТЬЕВ | Device for deep-water extraction of silt deposits and treatment of water bodies |
CN117722182A (en) * | 2024-02-07 | 2024-03-19 | 长沙矿冶研究院有限责任公司 | Deep sea multi-metal nodule exploitation test system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107120118B (en) | Deep sea mineral resource development system | |
US6374519B1 (en) | Dredging apparatus | |
EP0169219B1 (en) | Remotely operated underwater vehicle and method of operating same | |
CN110027688B (en) | Deep sea cloth recycling device of full-sea deep unmanned submersible and implementation method | |
Kyo et al. | The sea trial of" KAIKO", the full ocean depth research ROV | |
EP3257738B1 (en) | Method for installing a subsea cable | |
CN111942550B (en) | Three-dimensional mobile monitoring system for sea area hydrate exploitation environment | |
JP5754581B2 (en) | Mining method and unit for submarine deposits | |
CN111561319A (en) | Multifunctional seafloor mining system | |
CN106542067A (en) | A kind of self-propulsion type charging device under water | |
CN104875867A (en) | Deep-sea cable laying system of manned submersible | |
Rajesh et al. | Qualification tests on underwater mining system with manganese nodule collection and crushing devices | |
KR20160118223A (en) | Subsurface mining vehicle and method for collecting mineral deposits from a sea bed at great depths and transporting said deposits to a floating vessel | |
CN113374479A (en) | Low-disturbance mining system for deep sea seabed polymetallic nodule mine | |
CN110588925A (en) | Underwater detection robot system for large-diameter long diversion tunnel | |
CN113700486A (en) | Deep-sea polymetallic nodule area enrichment equipment system and operation method | |
CN207278260U (en) | A kind of deep sea mineral resources development system | |
CN109944287B (en) | Dredging operation system under wharf | |
RU2788227C1 (en) | COMPLEX FOR EXTRACTION OF MINERALS DISTRIBUTED OVER THE SEA BOTTOM | |
CN106005312A (en) | Underwater operation device for micro-tunnel excavation based on remote operated vehicle (ROV) and operation method thereof | |
KR100381624B1 (en) | Untethered continuous deep sea mining | |
RU2168633C2 (en) | Complex for underwater mineral mining | |
CN214616522U (en) | Multifunctional mining ship | |
RU2737944C1 (en) | Device for collection of polymetallic nodules | |
Flipse | An engineering approach to ocean mining |